JP3474603B2 - 溶接接続組立体およびその製造方法 - Google Patents
溶接接続組立体およびその製造方法Info
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Description
れる電気抵抗の製造に関するものであり、とりわけ、部
材、すなわち、プラスチックまたは熱可塑性部材の電気
溶接に関するものである。
−2,654,978によって既知のように、この分野
では、その一方の端からもう一方の端まで、電気的に連
続して延びる導通性のネットを構成する、メッシュ状ネ
ットワークの形態をとる抵抗の利用が可能である。溶接
を実施するため、ネットが部材の溶接ゾーンに配置さ
れ、接続端子を介して電源に接続される。その電源から
部材のネットで囲まれる部分の温度を融点に相当する所
定の温度まで上昇させるのに十分な強さの電流を流す。
その後、電源を停止し、冷却した後、加圧時の結合力、
すなわち溶接を確実なものとする。
の場合、この抵抗ネットは、ガス業界で使用され、相溶
性材料から作られる接続部材によって接合される熱可塑
性のパイプの電気溶接に使用することを意図したもので
ある。そのパイプは2つの同軸の主パイプを接合するた
めのスリーブであり、また例えば、「T」字形をなす、
直角タップすなわちブランチ・オフのための接合サドル
(ブランチ・コネクタとも呼ばれる)である。
主パイプの溶接による接続は、原理的にはほとんど問題
が生じない。前記ネットを、そのシリンダ軸がスリーブ
(通常、これもほぼ円筒状である)の軸にほぼ一致する
ようにして、スリーブの内表面の壁に接近して組み込ま
れた、ある長さのシリンダとすればよい。
続するためのブランチ・コネクタを形成させる場合は、
さらに改良することが必要であるということが立証され
た。課せられた問題を十分に理解するため、上述した公
報及び例えば、US−A−4,684,417において
2つの実施例を知ることができる。こうした「コネク
タ」の可能性のある構成についてもう1度考察してみる
ことにする。
したコネクタは、通常、直角タップを形成すべき主パイ
プにかなり接近してまたがるサドル形状の部分すなわち
本体から構成される。サドルの凸状の外表面側には、コ
ネクタ本体と同様、それ自体、直角ブランチ・チャネル
に接続可能な通路が貫通したシャフトが直立している。
ブランチ・コネクタをパイプに溶接してから、そのパイ
プの壁に前記シャフトの通路を移動するシーラ穴あけ機
によって穿孔する。穴あけ機が引き戻されて、あるい
は、前記通路内を上昇して、接続パイプをあらかじめ取
り付けたブランチ・チャネルとの連絡部分を越えると、
接続パイプは、穿孔された部分を介して主パイプとの連
絡をとることが可能になる。
技術を表した添付の図1及び2に関連して、以下で明ら
かになるように、加熱ネットを利用して、コネクタ及び
主パイプを熱で溶融する場合に問題が生じる可能性があ
る。まず第1に、図1から明らかなように、ブランチ・
コネクタ1は、その接続サドル3が、主パイプ5にまた
がっている。このパイプは例えば、ガスのような加圧流
体を流せるように構成される。
フト6が直立し、その垂直内側通路7の中間レベルか
ら、横向ブランチ・チャネル9が出ており、このチャネ
ルは、主パイプの壁にシーラ穴あけ機(不図示)による
穿孔11が施されることによって主パイプの内部に通じ
ている。この場合穿孔11を行うため、穴あけ機はシリ
ンダの一部の形状となるサドル3の本体のほぼ3aで表
示されたその凹状内側表面のすぐ近くに埋め込まれた溶
接抵抗13に穴をあけ、貫通しなければならない。
る、ほぼ半円筒形状の抵抗13が、実線で示されてい
る。この抵抗は、その両端15a、15b間で連続して
延びる導電性のワイヤ15を備えたメッシュ状ネットの
形態であるということに注目しなければならない。サド
ル及び主パイプの溶接のため、これらの両端15a、1
5bは、通常、それぞれ、接続端子(17、19のよう
な)に接続されており、この端子は、それ自体21で示
された直流発電機のような電源に接続されている(ま
た、選択された期間にわたって、この抵抗に適正に電力
を供給するのに必要な全ての装置が設けられている)。
で、抵抗ネット13には、それを貫通するオリフィスす
なわち穴がない。したがって溶接のときにまだ、そのワ
イヤの両端15a、15b間が電気的に連続していると
いう利点がある。他方、穴あけ機によって穿孔11が施
されると、ネットには必然的に穴あけ機及び穿孔の軸に
沿って穴が形成される。図2でこの穴の概略が23の一
点鎖線で明示されている。この結果、ネットは、もは
や、電気的に連続していない。
路を形成する可能性のある、ワイヤを引っ張るという危
険を冒して、穴あけ機に力を加えなければならなかっ
た。さらに、コネクタと主パイプの間のジョイントの緊
密度をチェックするための操作は、穴11をあける前
に、オペレータがこれらの操作のいくつかを実施するた
めに用いる通路7の軸に沿って、ネット部分が存在する
ため、いっそう手の込んだものになるということが判明
した。
において、これまでに、ほとんどの場合、螺旋形のただ
し、場合によっては、波形構造をとることも可能な(公
告JP−A−3,071,824及びJP−A−2,2
56,997参照のこと)抵抗を一体化したプラスチッ
ク・リングまたはカラーの利用が提案されている。
材によって、抵抗が電気的連続性を保持することが可能
になったとしても、この解決策の場合、埋め込まなけれ
ばならない抵抗を取り付け、モニターする対応するステ
ップによって、追加部材を製造することが必要になる。
さらに、実際のところ、穿孔すべき接続オリフィス、す
なわち穴の直径、または、実際に、管の直径とほぼ同じ
数の異なる寸法の冠を設けることが必要になるので、追
加コストがさらに増大することになる。
ず、抵抗全体にわたる電気的連続性、及び、その埋め込
み位置まわりにおける極めて良好な加熱の均一性を確保
することにより、その直径、及び、穿孔すべきオリフィ
スの直径に関係なく、また、接合を端部間で行うか、ま
たは、直角方向において行うかに関係なく、安価で、ほ
ぼ、いかなるタイプの接続及び管部材にも適用可能な解
決策を提供することによって、先行技術のこうした全て
の困難を解決することにある。
の重要な特性は、ほぼ冠またはカラー形状になるように
ネットを構成し、これによって、ブランチ・コネクタ及
び主パイプの熱溶融に本発明を適用する場合に、穴あけ
機に適応させることの可能なオリフィスを直接形成する
という提案にある。この方法によれば、その予め形成さ
れたオリフィスを有するように構成されるネットは、常
にそのネットワーク全体にわたる電気的に連続した状態
にある。このネットは、互いに接合された1つ以上のス
トランドを備えることのできる単一ワイヤによって構成
することが望ましく、前記ワイヤは外側シースによって
保護するのが有効である。
位置には、自然に、「コールド・ゾーン」(すなわち、
電流が通る際、加熱されないか、あるいは、加熱されに
くいゾーン)が形成されることになるが、例えば、ネッ
トのたわみ性及びそのメッシュの極めて容易に変形可能
な特性のため、外径及び内径が簡単に調整可能であるの
で、それらが所望の形状を簡単に付与することができ
る。またブランチ・コネクタの熱溶融以外の用途にもこ
うしたネットを適応させることが可能になる。
般に、加熱ミラー)の代わりに、本発明の抵抗を用いる
ことによって、2つの管の端部間の溶接に対する本発明
の適用をもくろむことも可能である。もちろん、その
「中央」オリフィスを接続すべき主パイプの内径及び外
径にあらかじめ適応させておくことが望ましい。
気溶接または主パイプとブランチ・コネクタの電気溶接
に対するこうしたネットの利用にも関連しており、さら
には極めて自然なことであるが、端部間を溶接された2
つの主パイプ、または、パイプとブランチ・コネクタか
ら構成される組立体の生産にも関連しており、また、こ
うしたコネクタが、本発明の環状ネット構造の抵抗から
構成される限りにおいて、本発明は、該コネクタの生産
にも適用されることになる。
施例として示された添付の図面を参照して、本発明につ
いてさらに詳述することにする。まず第1に、全体が3
0で表示された、カラー構造またはリング構造の形状を
備えた本発明の抵抗ネットが、図3に明確に示されてい
る。この場合、このネットワークは、その両端33a、
33b間において連続して延びる単一の導電性ワイヤか
ら形成されており、このワイヤは、貫通するオリフィス
を形成するこの平リングまたはカラー構造の形状を得る
ため、例えば、ソックスを編むように、いわば、「編ま
れた」ものである。
ワイヤは、部分的に、例えば、各交差点の上方または下
方において、重なり、または、交錯することによって、
37のような、適合する寸法の一連のメッシュが漸次形
成されるように、その全長にわたって、延びている。し
かし、各交差毎に、ワイヤは、ループまたはノットを形
成するものと仮定することも可能である。
ークの優先的な(ただし、排他的ではない)適用を考慮
して、ワイヤ31は、図5に39で表示された、例え
ば、熱伝導性であるが、電気的に絶縁性の材料で作られ
たシースまたはフィルム41によるコーティングを施さ
れた、銅で作られた単一の導電性ストランドから製造す
ることが可能であり、該ストランドによって、シース
は、例えば、約300〜350゜Cの温度までその特性
を保つことが可能になる。シースは、従って、抵抗が、
部材間における良好な溶接の質が得られることになるは
ずの、最適な加熱温度に達すると、融解するかあるい
は、軟化する。とりわけ、熱可塑性高分子材料または熱
硬化性高分子材料が望ましい、高分子材料、及び、例え
ば、ポリエステルイミド・ベースの混合物からこのシー
スをを製造するように備えることが可能である。
ランドを備えたこうしたワイヤの代わりに、図6に4
3、45で表示された、例えば、ネットが、全体とし
て、やはり、単一の連続したワイヤによってしか得られ
ないように、それ自体に巻き付けられ、あるいは、編み
組みされた多くのストランドを有するワイヤを利用する
ことも可能であり、このワイヤを形成するストランド数
は最終的には選択された用途によって決まる。
ランドからワイヤを形成する場合、各ストランド毎に絶
縁シースを設けるか、あるいは、1つの同じシース内に
おける全ての絶縁ストランドにコーティングを施すこと
が可能である。代替案として、リボンの形状(不図示の
変種)をなすように並べられた、複数の絶縁ストランド
を企図することも、あるいは、複数のワイヤによるネッ
トを製造することも可能である(おそらく、図9のバー
ジョンにおいて想像線46、48で概略がしめされてい
るような、ワイヤを外部電源端子またはリード線に接続
するための端子ストリップがその両端に設けなければな
らないことを考慮すると、このバージョンの優先順位が
劣るように思われる)。
ットを製造する第1の可能性を示す試みがなされてい
る。この場合、最初の形状が、例えば、上述の公告FR
−A−2,654,978のイラストに見受けられるよ
うに、ほぼ円筒形の環状ネット47(もちろん、単一ワ
イヤを備えている)であり、こうしたネットは、例え
ば、円筒状マンドレルのまわりに「編む」ことも可能で
ある。こうしたネットが与えられた場合には、図7Bに
47aで表示されているようなある長さの環状シリンダ
を得るため、ある長さに切断することになる。
るまで、環状リングを図7Bの矢印で表すように外側に
向かってエッジを引っ張ってこの部分を平らにすればよ
い。この場合の形状は、図3のネット30として記載す
ることができる。当然明らかなように、こうして形成さ
れるカラーは、多少とも、平坦なリングに共通している
が、必ずしも、内部的及び外部的な2つの同心円で形成
されるとは限らない。実際のところ、全ては、ネットの
メッシュの引き伸ばし特性、及び、ネットを平坦にする
ためにネットを変形する程度及び位置によって決まる。
ほぼ正方形の外側エッジを備えている図7Cに示すネッ
トは、図12にも示すように変形することができる。こ
の例の場合、中央オリフィス35は、ほぼ円形に保たれ
ている。
れている。この場合、裏返す動きを利用する。ある長さ
のシリンダ47aから始めて、図8Cの49で表示され
た二重冠の形状のカラーが得られるまで、コンサーティ
ーナのように、シリンダの両端をその中央ゾーンに向か
って圧縮するように外側に変形させる。こうした実施例
の場合、必然的に完全に閉じた輪郭を有する形状が得ら
れる。
状を所定の長さ及び幅のバンドの形態をとるネットにす
ることが可能であり、次に、こうして形成される平リン
グの同等物が、おそらく、オーバラップ(図10)によ
って、部分的に(図9)、または、完全に閉じるまで、
その境界の1つを多少変形させることによって、このバ
ンド自体が巻き上げられ、同時に、このリング内部に、
所望のオリフィスが形成される。
2つの管51、53の端部間を溶接する際に本発明のカ
ラー形状の加熱ネットを適用する例が示されている。ガ
スに関連した用途の場合、ポリエチレンのような熱溶融
または熱可塑性材料によって管を製造するのが有利であ
る。
に助けられて、こうした管の同軸溶接が実施される。接
合すべき2つの向かい合った面が、その向かい合った面
をその軸に対して垂直に、まっすぐにし、これらの端部
のアライメントをとり、さらに、前記管を互いに近づけ
たり、あるいは、遠ざけたりする機械のジョウの間に配
置される。こうした機械には、溶接に必要な熱エネルギ
を供給する加熱ツール(従って、しばしば、ミラーとも
呼ばれる)が含まれている。
ン」と呼ばれるツールの助けによって、その両端をまっ
すぐにした後、オペレータは、その間に、その面が、例
えば、200〜300゜Cの温度に調整された問題とな
るミラーを挿入する。次に、所定の圧力で、これらの管
のプラスチック材料が加熱され、2つのビードが形成さ
れるまで、流体化するのに十分な時間にわたって、ミラ
ーの面に管の両端が押しつけられる。次に、オペレータ
は、2つの管を急速に引き離し、ミラーを回収して、管
の端部を互いに近づけ、再び互いに押しつけて、それら
が冷却されるまで、こうした状態に保持する。この時間
の間に、2つのビードの形成が終了する。
実施が厄介なものになる。しかし、本発明では、ミラー
・マシンの代わりに、カラー形状の抵抗の実施例の1つ
を利用することを提案する。
は、溶接すべき2つの管51、53の間に挿入されてい
るので、その冠の軸30aは、2つの管の共通軸とほぼ
一致する。
の厚さeをわずかに下まわるので、互いに溶接した場合
に、前記カラーがこれらの管の表面から外側または内側
に突き出さないようになっている。溶接を実施するた
め、管の向かい合った面51a、53aをまっすぐにし
た後、例えば、ネット30を面51aに押しつけ、これ
によって、2つの直径がほぼ一致するネットのオリフィ
ス35と管のオリフィスを一致させることが望ましいと
いえる。
挟持されるまで、管が同軸となるように互いに近づけら
れ、直流発電機のような適合する電源に正確に接続され
たそのワイヤの両端33a、33bを介してネットに電
気を供給する。双方の管端が融解するまで加熱され、ネ
ットのメッシュを通って相互の材料が交錯し、その後、
冷却される。これによって、加熱停止後の所望の溶接が
保証される。
チ・コネクタ(図1に関連して既述の一般的タイプの)
の電気溶接に対する、本発明の第2の望ましい適用が示
されている。図12には、例えば、上方中央部分にオリ
フィス35を備えてほぼ半円筒形状になるように曲げら
れた、または湾曲させられた、図7Cのほぼ平面のカラ
ー30に対応する本発明のカラー形状のネットが透視図
で示されている。
チ・コネクタのサドル形状の部分32における所定位置
に設けられた図13の表現は、とりわけ、両方の図と
も、主パイプの横向穿孔(それぞれ、11及び110)
が実施されているという点で、図1のイラストと極めて
よく似ている。注目されるのは、ネット30は、その円
筒の軸が、このサドルの軸と平行で、かつそのオリフィ
ス35の軸が、シャフト60の通路70の軸及び穿孔1
10の軸と一致するようにして、サドルの凹状とされた
またがる内側表面のすぐ近くに埋め込むように構成され
ているということである。
別するのは、図13の場合、抵抗30は、オリフィス3
5が、まっすぐに、前記シャフト60の通路に面してい
る(穿孔前)ということであり、このオリフィスの断面
積dは、もちろん、穴あけ機の穿孔ヘッドの断面積を少
なくともわずかに上まわるように選択されるのが望まし
い。
て、穴あけ機は、自由に通ることが可能になり、従っ
て、「コールド」・ゾーンが、部材の連絡ゾーンまわり
に形成されことになる。そして、ブランチ・コネクタと
主パイプ50間における溶接の緊密さを確保するのが容
易になる。もちろん、加熱の均一性をさらに高めること
の可能な、図8Cの二重冠のカラーを利用することも可
能であったろう。当然明らかなように、本発明は、カラ
ー形状のネットが、ブランチ・コネクタにではなく、ブ
ランチ・コネクタと主パイプの間に配置される用途に
も、やはり適用可能である。
例及び実施例を示す図ある。
例及び実施例を示す図ある。
図である。
3のネットの少数のメッシュによる可能性のある構成を
示す部的拡大図である。
3の構造によるワイヤの構成を示す断面図である。
形成するための可能性のある2つの原理の一方を示す図
である。
形成するための可能性のある2つの原理のもう一方を示
す図である。
る。
において、本発明のネットの適用原理の概略を示す図で
ある。
れる場合における、ネットの湾曲形状を示す透視図であ
る。
主パイプ、6 シャフト、7 通路、9 直角ブ
ランチ・チャネル、11 穿孔、13 溶接抵抗、15
ワイヤ、17 接続端子、19 接続端子、21 直
流発電機、23 穴、30 抵抗ネット、31 ワイ
ヤ、33 ワイヤ、35 中央オリフィス、37 メッ
シュ、39 ストランド、41 シースまたはフィル
ム、49 二重冠形状カラー、50 主パイプ、51
管、53 管、60 シャフト、70 通路、110
穿孔。
Claims (5)
- 【請求項1】 熱溶プラスチック製の第1の部材および
第2の部材間に介在してこれらの部材を相互に溶着させ
る抵抗をネットワークの状態に形成した溶接接続組立体
であって、前記抵抗によるネットワークは電源に接続す
る端子で終端する少なくとも1本の抵抗を編んでメッシ
ュ状に形成され、前記ネットワークは中央部に中央穴を
有し実質的に平坦なリング状を呈し、かつ前記抵抗は、
前記環状の平坦なリング形状を得るために、1本の円筒
形をした管状ネットワークを変形させることによって製
造されネットワーク全体にわたって電気的連続性を有す
ることを特徴とする溶接接続組立体。 - 【請求項2】 熱溶プラスチック製の第1の部材および
第2の部材間に介在してこれらの部材を相互に溶着させ
る抵抗をネットワークの状態に形成した溶接接続組立体
であって、前記抵抗によるネットワークは電源に接続す
る端子で終端する少なくとも1本の抵抗を編んでメッシ
ュ状に形成され、前記ネットワークは中央部に中央穴を
有し実質的に平坦なリング状を呈し、かつ前記抵抗は、
前記環状の平坦なリング形状を得るために、バンド状の
ネットの両端部を中央オリフィスが形成されるように変
形させ接続して製造されネットワーク全体にわたって電
気的連続性を有することを特徴とする溶接接続組立体。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の溶接接続
組立体において、前記抵抗が、前記中央穴を通る軸を有
し、前記第1の部材および第2の部材が2つの管であっ
て、これらの管が同軸上に端と端とを対接させて接合さ
れ管の両端間には前記抵抗が介入されており、前記抵抗
の前記軸が、前記管の向かい合う端を軸方向に溶接する
ために前記管の軸に対して実質的に平行に延びているこ
とを特徴とする請求項1に記載の溶接接続組立体。 - 【請求項4】 熱溶プラスチック製の第1の部材および
第2の部材とを溶着するために、ワイヤからなる抵抗を
ネットワーク状に形成した溶接接続組立体を製造する方
法において、この方法は、軸線を有する円筒状のネット
ワークから一部分を切断する工程と、この切断したネッ
トワークを前記中心穴を有する環状の平坦リングに変形
する工程とによって、前記ネットワークを形成するワイ
ヤは切断点のない電気的連続性を有し、かつこのネット
ワークは中央穴を形成する環状 の平坦なリングを製造す
ることを特徴とする溶接接続組立体の製造方法。 - 【請求項5】 熱溶プラスチック製の第1の部材および
第2の部材とを溶着するために、ワイヤからなる抵抗を
ネットワーク状に形成した溶接接続組立体を製造する方
法において、この方法は、所定の長さと幅を有するメッ
シュ状に編んだネットワークを準備する工程と、この準
備したネットワークを円形に湾曲させて、前記中心穴を
有する環状の平坦リングに変形する工程とによって、前
記ネットワークを形成するワイヤは切断点のない電気的
連続性を有し、かつこのネットワークは中央穴を形成す
る環状の平坦なリングを製造することを特徴とする溶接
接続組立体の製造方法。
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